IMPORTANCIA DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN LA INGENIERIA CIVIL
Mecánica de fluidos
Parte de la física que se ocupa de la acción de los fluidos en reposo o en movimiento, así como de las aplicaciones y mecanismos de ingeniería que utilizan fluidos. La mecánica de fluidos es fundamental en campos tan diversos como la aeronáutica, la ingeniería civil e industrial, la meteorología, las construcciones navales y la oceanografía.
La mecánica de fluidos puede subdividirse en dos campos principales: la estática de fluidos, o hidrostática, que se ocupa de los fluidos en reposo, y la dinámica de fluidos, que trata de los fluidos en movimiento. El término de hidrodinámica se aplica al flujo de líquidos o al flujo de los gases a baja velocidad, en el que puede considerarse que el gas es esencialmente incompresible. La aerodinámica, o dinámica de gases, se ocupa del comportamiento de los gases cuando los cambios de velocidad y presión son lo suficientemente grandes para que sea necesario incluir los efectos de la compresibilidad.
Entre las aplicaciones de la mecánica de fluidos está la propulsión a chorro, las turbinas, los compresores y las bombas. La hidráulica estudia la utilización en ingeniería de la presión del agua o del aceite.
Aplicación de la mecánica de fluidos en la ingeniería civil
La aplicación de la mecánica de fluidos está íntimamente relacionada con la hidráulica para el caso de la Ingeniería civil. Se entiende por obra hidráulica o infraestructura hidráulica a una construcción, en el campo de la ingeniería civil, donde el elemento dominante tiene que ver con el agua.
También se aplica en los procesos de transporte de fluidos ya que proporciona el fundamento físico del transporte de masa, calor y cantidad de movimiento en el ambiente. Las relaciones constitutivas describen las propiedades macroscópicas del movimiento de un fluido. Por ejemplo la Ley de Newton de viscosidad, y la ley de Fourier de la transferencia de calor
a) Transporte de cantidad de movimiento y masa:
La ley de Newton de viscosidad se considera porque ilustra la analogía entre el transporte de masa y energía. Siempre que exista una diferencia de concentración de dos o más sustancias en una mezcla de fluidos, sucederá un transporte, o una difusión de masa. Esto ocurre al construir canales y embalses por el transporte de fluidos que estos realizan o bien por el estancamiento que realizan.
b) Transporte turbulento de fluidos en:
i) CANALES ABIERTOS:
Un canal abierto es un sistema que se encuentra en contacto con la atmósfera, también se dan en medios naturales como: un río, un arroyo, inundaciones y en medios artificiales o los creados por el hombre como: las canaletas, alcantarillas y vertederos.
ii) LAGOS Y EMBALSES:
Son llamados también agua estancadas, con frecuencia se caracterizan por el movimiento del agua que es muy lento. Las aguas estancadas por regla general están verticalmente estratificadas. Esto implica que la densidad del agua cambia con la profundidad de un lago o embalses.
c) Áreas de aplicación donde se presentan el tema de mecánica de los fluidos:
i) Hidrometría:
-Diseño y usos de instrumentos utilizados en la laboratorio y en campo. Métodos de colección y análisis de datos. Medición de parámetros como velocidad, caudal, nivel, temperatura, salinidad y transporte de sedimentos.
ii) Hidráulica experimental y modelación física:
-Modelación de flujos tridimensionales, turbulentos y no permanentes mediante la utilización de equipos de laboratorio y modelos físicos a escala reducida. Aplicación principal en el diseño de estructuras hidráulicas y sus efectos en el medio fluido y cause.
iii) Hidráulica computacional:
-Modelación de procesos hidrodinámicos mediante el uso de modelos numéricos.
Aplicaciones en rotura de presas, flujo de mareas, dispersión de contaminantes.
iv) Hidráulica ambiental:
-Estudia el trabajo del impacto de los trabajos de ingeniería en los ecosistemas naturales, calidad del agua y protección del medio ambiente.
v) Administración de recursos hídricos:
-Planeamiento y administración del agua teniendo en cuenta los aspectos políticos legales, ambientales y de desarrollo sostenible. Solución de conflictos entre los usos del agua y los usuarios
